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黏菌网络与东京铁路实验

多头绒泡菌(Physarum polycephalum)是一种黏菌样变形虫,在觅食阶段形成可移动的多核原生质网络。它没有中枢神经系统,却能让连接食物源的管道随营养流量增粗或退化,从而在环境中形成动态运输网络。

2010 年发表于 Science 的实验把燕麦片按东京及周边主要城市的位置摆放,并把黏菌放在代表东京的位置。黏菌扩展后形成的管网,在运输效率、建设成本和故障容忍度等指标上与东京铁路网络具有可比较的权衡。研究者据此构造了一个局部反馈的数学模型,用于探索自适应网络设计。

实验没有证明黏菌“理解”铁路地图,也没有让它逐线复制现实线路。城市位置、食物点与避光条件均由实验者设定,“类似”指若干网络性能指标可比较。结果的意义在于:没有中央控制的生物反馈规则也能产生成本与可靠性之间相当有效的网络,而非黏菌具有人的规划意图。

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s19b-04-0318